中国宝钢集团上海一钢公司碳钢和不锈钢热轧带卷工艺控制

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M．Tsuruda K．Nakagawa M．Hirota

(东芝住友电气公司日本)

陆斌武俊袁敏

(宝钢集团上海一钢公司)

摘要中国宝钢集团上海一钢公司碳钢和不锈钢热轧带卷项目于2003年12月投产，经过6个月试生严于2004年7月月产达产。由于连铸机提供坯料的原因，到2004年12月中旬生产钢种有碳钢和不锈钢两种。该轧机具有开发完善的一级和二级白控系统，年产量可以达到282．2万t。产品不仅有碳钢，而且还有69．8万t不锈钢，包括典型奥氏体不锈钢SUS304和铁素体不锈钢SUS430。

本文介绍了轧线的主要特点，应用的复杂工艺控制技术和近期的操作数据。文中特别讨论了为提高产品外形质量而采用的新的厚度和宽度控制系统。经过试生产阶段，轧机进入稳定轧制阶段，产品质量很好。

关键词钢铁工业工艺控制质量控制自动控制热卷箱传统轧机不锈钢

1 介绍

中国宝钢集团上海一钢公司碳钢和不锈钢热轧带卷项目的热带连轧机于2003年12月投产。

这套轧机是常规热带轧机，包括3座加热炉，1架粗轧机，1台热卷箱(这是一台无心轴型热卷箱)，带1架立轧的7机架精轧机，17排层流冷却喷嘴和2个地下卷取机。

宝钢集团上海一钢公司与日本公司集团合作完成了本项目。集团领袖是住友公司。住友一日立金属设备公司(下文简称MH)提供了除地下卷取机(石川岛播磨重工公司提供)外的机械设备部分。东芝住友电气工业系统公司(下文简称TMEIC)提供电气设备。

TMEIC提供了驱动系统、一级和二级计算机控制系统包括工艺控制部分、PLC(可编程序控制器)、HMI控制软件和轧线的数学模型。

2 项目进程

项目于2001年5月与日本公司集团签订合同。项目组第一次会议于2001年5月召开。在设计阶段初步设计和详细设计评审会分别于2001年9月和2002年1月召开。主体设备于2003年2月底发出。

安装设备期是从2002年11月到2003年4月，2003年7月开始工业调试，经过冷试车，2003年12月开始热试。从第一卷带钢开始就开动了二级计算机控制系统来保证良好的产品质量。

由于连铸机提供的坯料原因，项目投产分两个阶段，2003年12月底到2004年7月为第一阶段生产碳钢，2004年8月到2004年12月为第二阶段生产不锈钢。

3 轧机特性

3．1生产能力

轧机产量、规格见表1。

3．2工艺特点

热卷箱可以保持带卷进入精轧机前的温度。当热卷箱下游工序出现故障时，带卷从热卷箱里移出存放在一个加热箱里，经过再加热的带卷可以在正常温度下进入精轧机稳定轧制而不会产生氧化铁皮。

为了避免产生表面缺陷，热卷箱不能用于存储铁素体不锈钢如SUS430，因此单独设计了没有热卷箱的传送辊道。

为了控制带钢凸度在F2，F3和F4机架上设置了轧辊交叉功能。为了避免轧辊磨损缺陷在F5，F6和F机架安装了ORG(在线磨辊机)研磨工作辊表面，特别是带钢边部位置附近，以便提高每对工作辊的轧制产量。

为了适应不锈钢轧制，采取了一些特别措施来减小粗轧机、中间辊道、精轧机、输出辊道和地下卷取机的温降。例如每个输送辊道都安装了可分别控制的冷却喷嘴。

4 电气设备特点

电气设备的主要参数见表2。下面分别进行描述。两个35 kV的馈电缆接入主传动系统将变压器由35 kV降到10 kV，然后送人辅助传动系统。由于主传动系统有均衡功率输出控制单元，因此主传动馈电路不需功率补偿单元和SVC单元。

主传动应用了一个大功率，12MVA，高效三级6英寸GCT反向变换器(TMdrive一80)。

粗轧机主电机功率为2×7500 kW，F1到F7每架7800kW，这在已有轧机中功率是最大的。这套系统荣获日本工业贸易部2002年度经济奖，具有如下特点：

(1)高效；

(2)均衡功率因子(见上文)小的高谐波；

(3)高的输出频率。

5 控制系统(见图1)

控制系统的目的是保证产品质量高，生产率高，生产稳定性好，操作及维护简单。

钢铁工业用PLC要求反应速度快、稳定性高。为了操作方便在一级系统中采用了触摸开关方式HMI(人机界面)，为了便于维修二级系统采用了通用计算机。安装了由TMEIC开发的软件。一个带宽为100一Mb的网络用于保证二级系统的开放性。一级系统和HMI采用初级生产数据，二级系统基于数学模型执行设定计算、设定结果分配，工艺数据收集、跟踪，操作信息显示等。根据二级系统的信息，一级系统执行一系列操作控制和动态工艺控制入反馈控制等。

6 自动化技术

6．1工艺控制技术

工艺控制技术对稳定生产操作和提高产品质量是非常重要和关键的技术。

TMEIC应用在轧制理论和控制理论的基础上建立起来的独特的工艺控制技术来建立模型并对热轧、层流冷却和在线冷却进行动态控制。应用工艺控制技术见表3，其中包括了带钢尺寸控制如厚度、宽度、板形和温度控制。厚度和宽度控制问题将在下文讨论。机械设备平面图和相关工艺控制技术配置见图2。

6．2自动厚度控制(AGC)

应用热卷箱时，热量集中在带钢的内部，例如带钢的尾部因为空冷了更长的时间而比其他部分温度低。这种温降影响带钢的厚度精度。因此，正确控制带钢尾部厚度来保证全长厚度精度是非常重要的。

在这套轧机中，热卷箱一般情况应用于除铁素体级的不锈钢轧制和薄带轧制。尾部补偿控制(参见下文TEC)照常应用在尾部轧制过程。

根据PLC中存储的参数表，TEC经常打开辊缝以防止诸如尾部夹持事故的发生，发生事故时带卷会被拉断并发生其他事故，但打开辊缝会导致尾部厚差超标。因此新的厚度控制系统代替了TEC应用在F4及上游机架。当带尾运行到第二机架前时，F5及下游机架的辊缝根据实际轧制力和辊缝值倍。进行控制，如轧制压力AGC。这种控制方式在带钢中间部位轧制中也得到应用，但是带尾的晶粒大于带钢中间部位。这种利用TEC和轧制力AGC联合控制带尾的新方法可以使带钢厚度精度更高。

6．3最终宽度自动控制(F'AWC)

应用FAWC是为了在精轧出口得到稳定的带钢宽度。在这套轧机中会发现带钢头尾部位在精轧道次出现宽度波动。即使粗轧机中带钢宽度是稳定的，加热炉中的温度波动，似乎也可以影响带钢宽度。FAWC应用机架间张力进行控制，为保证有足够大的调整空间，张力设定值稍高一些比较好。